(57)【要約】  生検支援システムは、被検体に対する３次元領域の画像データから、挿入対象となる体腔内の仮想形状画像を生成する仮想形状画像生成部と、内視鏡挿入部及びチャンネルを備えた内視鏡と、チャンネル内に挿通され、先端部に超音波振動子及び３次元位置を検出する位置センサが設けられた超音波プローブと、超音波断層画像を生成する超音波画像生成部と、チャンネルから突出される超音波プローブの移動によって、超音波断層画像における目標組織の両端位置に対応した３次元位置を検出する位置検出部と、両端位置に基づく生検用範囲の情報を仮想形状画像上に重畳して表示する画像表示制御部と、を備える。
2011062035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対する３次元領域の画像データから、体腔路の仮想形状画像を生成する仮想形状画像生成部と、
前記体腔路に挿入される内視鏡挿入部と、生検用処置具を挿通可能とするチャンネルとを備えた内視鏡と、
前記チャンネル内に挿通され、先端部に超音波振動子及び３次元位置を検出する位置センサが設けられた超音波プローブと、
前記超音波振動子による超音波断層画像を生成する超音波画像生成部と、
前記チャンネルの先端から突出される前記超音波プローブの先端部の移動によって、超音波断層画像上に生検対象の目標組織の両端位置が検出された場合の前記位置センサの３次元位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により検出された前記両端位置に対応した前記３次元位置に基づき、前記目標組織における前記生検用処置具による生検を行う生検用範囲を前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示する画像表示制御部と、
を備えたことを特徴とする生検支援システム。
【請求項２】
前記位置検出部は、さらに前記内視鏡の先端面又はその周辺に設定される基準位置の３次元位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記基準位置を前記仮想形状画像上における前記基準位置に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【請求項３】
前記画像表示制御部は、前記両端位置に基づいて各両端位置の内側にそれぞれ設定した内側両端位置に対応する範囲を前記生検用範囲として、該生検用範囲を前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【請求項４】
前記位置検出部は、前記超音波断層画像上における前記目標組織の重心位置又は中央位置の３次元位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記重心位置又は中央位置を前記仮想形状画像上における前記重心位置又は中央位置に対応する位置に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【請求項５】
前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に検出される前記目標組織の両端位置の走行方向に沿った３次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の中心又は重心位置を検出し、
さらに、前記画像表示制御部は、前記走行方向に沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示すると共に、
前記幅方向に沿った前記目標組織の中心又は重心位置を前記仮想形状画像上における前記中心又は重心位置に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【請求項６】
前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に検出される前記目標組織の両端位置の走行方向に沿った３次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の中心又は重心位置を検出し、
さらに、前記画像表示制御部は、前記走行方向に沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示すると共に、
前記幅方向に沿った前記目標組織の中心又は重心位置を前記仮想形状画像上における前記中心又は重心位置に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項２に記載の生検支援システム。
【請求項７】
前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に検出される前記目標組織の両端位置の走行方向に沿った３次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の両端位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記走行方向及び前記幅方向にそれぞれ沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【請求項８】
前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に検出される前記目標組織の両端位置の走行方向に沿った３次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の両端位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記走行方向及び前記幅方向にそれぞれ沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項２に記載の生検支援システム。
【請求項９】
前記仮想形状画像生成部は、前記体腔路の仮想形状画像として、気管支、上部消化管及び下部消化管のいずれかの仮想形状画像を生成することを特徴とする請求項６に記載の生検支援システム。
【請求項１０】
前記仮想形状画像生成部は、前記体腔路の仮想形状画像として、気管支、上部消化管及び下部消化管のいずれかの仮想形状画像を生成することを特徴とする請求項８に記載の生検支援システム。
【請求項１１】
前記生検用処置具は、該生検用処置具の先端部付近に位置センサを有し、前記位置検出部は、前記生検用処置具の位置センサの３次元位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記生検用処置具の位置センサの前記３次元位置を前記仮想形状画像上における対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項２に記載の生検支援システム。
【請求項１２】
さらに、前記位置検出部により検出された前記目標組織の両端位置の位置情報及び前記生検用処置具の位置センサの位置情報を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項１１に記載の生検支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気管支等に超音波プローブを挿入した場合の超音波断層画像を利用して腫瘍等の目標組織から生検を行う処置を支援する生検支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、内視鏡と共に、超音波プローブが各種の治療、処置に広く用いられるようになった。例えば、末梢気管支を超音波断層画像として描出するために超音波プローブが用いられる。  
超音波断層画像に腫瘍のような組織が存在するような場合には、その組織を生検して組織診断することが必要となる場合がある。  
一方、第１の従来例としての例えば日本国特開２００４−４９９号公報には、超音波振動子による超音波の送受信により取得される腫瘍等の目標組織の位置の情報を、超音波振動子とは別体のＸ線照射装置等により利用できるように適切な情報として出力する超音波医療システムが開示されている。  
この従来例においては、基準位置に対する腫瘍の位置情報が生成された場合には、Ｘ線照射装置により腫瘍に向けてのＸ線照射による処置が行われる。【０００３】
しかしながら、腫瘍が検出された場合、Ｘ線の照射による処置すべき腫瘍であるか否かが分からない場合がある。このように診断結果が確定していない腫瘍のような目標組織に対して、生検（組織採取）することが広く行われる。  
なお、第２の従来例としての例えば日本国特許４０２２１９２号公報には、被検体の３次元領域の画像データに基づき、被検体内の体腔路の仮想画像を生成する仮想画像生成手段と、体腔路への挿入ルートの始点を設定するルート始点設定手段と、被検体内の関心部位の領域を設定する関心領域設定手段と、関心部位の領域に基づき、内視鏡の体腔路への挿入ルートの終点を抽出するルート終点抽出手段と、を備えた挿入支援システムが開示されている。【０００４】
第２の従来例により術者は、挿入ルートに従って、内視鏡等を関心領域近くに設定することができるが、その後に、生検デバイスにより腫瘍等の目標組織から実際に組織採取することの開示がないため組織採取を行うことが困難である。  
このように、第２の従来例により術者は、例えば内視鏡の先端部を目標組織の近くに設定することができるが、内視鏡の先端部から目標組織に対して組織を採取しようとするための情報が不足する。  
このため、内視鏡の先端部から目標組織が存在している範囲等、生検デバイスにより組織採取を行い易くする生検用範囲の情報を表示して、生検を支援する機能を備えた生検支援システムが望まれる。  
本発明は上述した点に鑑みてなされたもので、腫瘍のような目標組織に対して組織採取を行い易くする生検用範囲、又はその情報を表示可能にする生検支援システムを提供することを目的とする。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様の生検支援システムは、被検体に対する３次元領域の画像データから、体腔路の仮想形状画像を生成する仮想形状画像生成部と、前記体腔路に挿入される内視鏡挿入部と、生検用処置具を挿通可能とするチャンネルとを備えた内視鏡と、前記チャンネル内に挿通され、先端部に超音波振動子及び３次元位置を検出する位置センサが設けられた超音波プローブと、前記超音波振動子による超音波断層画像を生成する超音波画像生成部と、前記チャンネルの先端から突出される前記超音波プローブの先端部の移動によって、超音波断層画像上に生検対象の目標組織の両端位置が検出された場合の前記位置センサの３次元位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部により検出された前記両端位置に対応した前記３次元位置に基づき、前記目標組織における前記生検用処置具による生検を行う生検用範囲を前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示する画像表示制御部と、を備えている。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は本発明の実施例１の生検支援システムの全体構成を示す図。
【図２】図２は超音波プローブの先端側の構成を示す図。
【図３】図３は実施例１により生検を行う操作手順の１例を示すフローチャート。
【図４】図４は気管支のバーチャル画像を生成及び表示する処理を示すフローチャート。
【図５】図５は図１における挿入支援装置等の詳細な構成を示すブロック図。
【図６】図６は内視鏡の先端部を気管支の末梢部側に挿入した状態を示す図。
【図７】図７は内視鏡のチャンネル内に挿通した超音波プローブの先端側を腫瘍側に突出させた様子を示す図。
【図８】図８は腫瘍の位置検出及び生検用範囲としての適正範囲を算出する処理手順の１例を示すフローチャート。
【図９】図９は超音波プローブの先端部を移動して、超音波断断層画像を利用して腫瘍が存在する範囲を検出する様子を示す図。
【図１０】図１０は適正範囲の算出例の説明図。
【図１１】図１１は超音波断層画像上において腫瘍が検出されていない画像状態と検出された時の画像の一例を示す図。
【図１２】図１２は適正範囲等の情報を重畳して表示された気管支のバーチャル画像における仮想形状画像の表示例を示す図。
【図１３】図１３は本発明の実施例２の生検支援システムの全体構成を示す図。
【図１４】図１４は実施例２により生検を行う処理手順の１例を示すフローチャート。
【図１５】図１５は超音波プローブを移動して超音波断層画像データを生成する様子の説明図。
【図１６】図１６は変形例における気管支の走行方向に垂直な方向に沿った適正範囲を算出する処理手順の１例を示すフローチャート。
【図１７】図１７は超音波振動子により取得される超音波断層画像データを示す図。
【図１８】図１８は図１７の超音波断層画像データを用いて算出される腫瘍の重心位置と適正範囲を示す図。
【図１９】図１９は気管支のバーチャル画像における仮想形状画像の表示例と、内視鏡のチャンネルから生検針を突出させて腫瘍から組織採取する様子とを示す図。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。  
（実施例１）
図１に示すように本発明の実施例１の生検支援システム１は、挿入対象となる管状の体腔路としての例えば気管支内に挿入される超音波プローブ２を備えた超音波観測システム３と、この超音波観測システム３と共に使用される挿入支援装置４と、内視鏡装置５から主に構成される。  
超音波観測システム３は、超音波プローブ２と、この超音波プローブ２が接続され、超音波断層画像を生成する超音波画像生成部を備えた超音波観測装置６と、この超音波観測装置６により生成された超音波断層画像を表示するモニタ７と、を有する。  
また、超音波プローブ２は、細長のプローブ本体１１を有する。超音波プローブ２の先端を拡大したのが図２である。超音波プローブ２の先端部としてのプローブ先端部１２には、超音波振動子１３と、プローブ先端部１２又は超音波振動子１３の位置を検出するために配置された位置センサ１４とが設けられている。【０００８】
位置検出装置８（図５参照）は、実際には位置センサ１４の３次元位置を検出する。その３次元位置は超音波振動子１３又はプローブ先端部１２の３次元位置であると近似することができる。  
なお、位置センサ１４と超音波振動子１３間の距離は既知であるので、位置センサ１４の３次元位置からこの距離を考慮して超音波振動子１３の３次元位置を精度良く検出することができる。【０００９】
位置検出方法としては、磁気によるものが広く使われている。位置検出装置８につながる図示しないアンテナから発せられる変動磁場をコイルで構成された位置センサ１４が検知し、位置検出装置８で電流を検出する。アンテナから出力された変動磁場と位置センサ１４の電流値から位置センサ１４の位置を位置検出装置８で推測することができる。一例としてコイルを用いた磁気式位置検出装置を挙げたが、位置センサ１４及び位置検出装置８は、この構成の場合に限定されるものでない。【００１０】
この位置センサ１４は、超音波振動子１３と共にプローブ先端部１２内に配置されている。  
なお、図５にて詳細に説明するように挿入支援装置４は、上記超音波断層画像上により検出される目標組織としての腫瘍の断層画像を利用して、位置センサ１４の３次元位置の検出を行う位置検出装置８を備え、その３次元位置の情報に基づいて、所定方向（体腔路の走行方向）に腫瘍が存在する範囲の境界位置又は両端位置等の検出を行う位置検出部１５を有する。なお、位置検出部１５として、上記体腔路の走行方向と直交する方向における腫瘍が存在する領域を検出する機能を含むように定義しても良い。  
また、挿入支援装置４は、目標組織としての腫瘍の生検を行う処理手順を円滑に行うことができるようにＣＴ画像データに基づき、体腔路としての気管支の仮想内視鏡画像（以下、ＶＢＳ画像）と、気管支の仮想３次元形状画像（仮想形状画像）とのバーチャル画像（仮想画像）を生成するバーチャル画像生成部１６とを有する。なお、上記気管支の仮想内視鏡画像としてのＶＢＳ画像は、気管支内に配置された内視鏡により仮想的に推測される気管支の内視鏡画像である。【００１１】
この挿入支援装置４は、内視鏡装置５により得られる動画像としての内視鏡画像（リアル画像）と、上記ＶＢＳ画像を合成してモニタ１７に表示する機能を有し、内視鏡装置５の内視鏡１８を術者が気管支内へ挿入する際の支援を行う。  
また、この内視鏡装置５は、内視鏡１８と、内視鏡１８に照明光を供給する光源装置と、内視鏡１８からの撮像信号に対する信号処理をするカメラコントロールユニット（ＣＣＵと略記）等から構成される。  
内視鏡１８は、細長の内視鏡挿入部１９の先端部１９ｂに、撮像手段１９ｃ（図７参照）を内蔵し、この撮像手段１９ｃにより撮像された撮像信号は、ＣＣＵにより信号処理されてリアル画像に相当する画像信号が生成される。画像信号はモニタ２０に出力され、モニタ２０にはリアル画像が表示される。【００１２】
この内視鏡１８は、内視鏡挿入部１９の長手方向にチャンネル１９ａが設けてある（図６参照）。そのチャンネル１９ａ内に超音波プローブ２や生検を行う生検用処置具としての生検針等の生検デバイスを挿通することができる。また、内視鏡挿入部１９の先端部１９ｂの基端部に隣接して、湾曲自在の湾曲部が設けてあり、術者は、湾曲部を湾曲させる操作を行うことにより、内視鏡先端側を屈曲した体腔路内（具体例では気管支内）に挿入することができる。  
なお、本実施例における内視鏡１８のチャンネル１９ａ内に挿通される超音波プローブ２は、十分に細径でかつそのサイズが小さい。また、本実施例に用いられる超音波プローブ２に内蔵された超音波振動子１３は、超音波プローブ２の長手方向を軸としてその周方向に超音波を送受信するラジアルスキャンタイプである。なお、ラジアルスキャンタイプに限らず、周方向の一部にセクタスキャンするタイプでも良い。【００１３】
術者は、内視鏡１８を（被検体としての）患者の気管支内に挿入することにより、撮像手段により撮像された画像がリアル画像としてモニタ２０に表示される。術者は、モニタ１７に表示されるＶＢＳ画像を参考にしながら、モニタ２０に表示されるリアル画像で気管支を観察しながら、気管支の末梢部側の生検対象となる腫瘍の位置に近い位置まで挿入することができる。  
この場合、後述するバーチャル画像生成部１６により生成される気管支の仮想形状画像も参照することにより、気管支の末梢部側に挿入することが容易となる。図５は本システムの構成ブロックである。まず、この説明をする。【００１４】
挿入支援装置４を構成するバーチャル画像生成部１６は、患者のＸ線断層画像を撮像する図示しない公知のＣＴ装置で生成された３次元画像データを、例えばＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｋ）装置等、可搬型の記憶媒体を介して取り込むＣＴ画像データ取込部２１を有する。  
また、このバーチャル画像生成部１６は、ＣＴ画像データ取込部２１によって取り込まれたＣＴ画像データを格納するＣＴ画像データ格納部２２と、ＣＴ画像データ格納部２２に格納されているＣＴ画像データに基づきＭＰＲ画像（多断面再構築画像）を生成するＭＰＲ画像生成部２３とを有する。  
また、このバーチャル画像生成部１６は、内視鏡装置５からの撮像信号が入力信号として入力され、リアル画像を生成してＶＢＳ画像と合成する画像処理部２７を有する。この画像処理部２７は、画像処理する際の画像データ等を一時的に記憶するメモリ２８と接続されている。【００１５】
また、この画像処理部２７は、ＣＴ画像データ格納部２２に格納されたＣＴ画像データから気管支の仮想形状画像を生成する仮想形状画像生成部２７ａを内蔵している。この仮想形状画像生成部２７ａは、生成した気管支の仮想形状画像データをその内部の画像データ格納部２７ｂに格納する。この画像データ格納部２７ｂは、仮想形状画像を格納する仮想形状画像格納部を形成する。なお、仮想形状画像生成部２７ａを画像処理部２７の外部に設けるようにしても良い。  
また、挿入支援装置４には、ルート設定部２４が生成したルート設定画面及び画像処理部２７が生成した挿入支援画像をモニタ１７に表示させる制御を行う画像表示制御部２９が設けられている。また、ルート設定部２４に対して設定情報を入力するキーボード及びポインティングデバイス等からなる入力装置３０が設けられている。【００１６】
なお、ＣＴ画像データ格納部２２及びＶＢＳ画像を格納するＶＢＳ画像格納部２６は、１つのハードディスクによって構成してもよく、また、ＭＰＲ画像生成部２３、ルート設定部２４、ＶＢＳ画像を生成するＶＢＳ画像生成部２５及び画像処理部２７は、１つの演算処理回路で構成することができる。  
また、ＣＴ画像データ取込部２１は、ＤＶＤ等の可搬型の記憶媒体を介してＣＴ画像データを取り込むと説明したが、ＣＴ装置あるいはＣＴ画像データを保存している院内サーバが院内ＬＡＮに接続されている場合には、ＣＴ画像データ取込部２１を該院内ＬＡＮに接続可能なインターフェイス回路により構成し、院内ＬＡＮを介してＣＴ画像データを取り込むようにしてもよい。【００１７】
また、位置検出部１５は、位置検出装置８により検出された３次元の位置情報を用いて目標組織としての腫瘍の境界位置等を検知する腫瘍位置検知制御部３１と、生検に適した範囲としての適正範囲を決定する際に用いられる適正範囲パラメータを格納するパラメータ格納部３２と、検知された位置情報を格納する位置情報メモリ３３とを備える。【００１８】
なお、目標組織は、腫瘍（の組織）の場合に限定されるものでなく、術者が生検を行おうとする患部（の組織）等の場合もある。  
腫瘍位置検知制御部３１は、プローブ先端部１２が移動される所定方向に沿って腫瘍が存在する場合における一方の端部が検知されたことを腫瘍検知信号として入力する腫瘍検知スイッチＡ３４及び腫瘍（検知）なし信号を入力する腫瘍検知スイッチＢ３５と接続されている。腫瘍検知スイッチＡ３４及び腫瘍検知スイッチＢ３５は、術者により入力操作される。後述する実施例のように、生検支援システムを構成する装置側が腫瘍検知信号及び腫瘍なし信号を発生する構成にしても良い。  
超音波観測システム３を構成する超音波プローブ２の先端部に内蔵された超音波振動子１３を用いて取得される超音波断層画像がモニタ７に表示されるので、術者は、その超音波断層画像によって腫瘍が検知（表示）される状態になったか否かを確認することができる。【００１９】
そして、術者は、超音波プローブ２を気管支の走行方向に沿って例えば末梢部側に挿入移動しながら超音波断層画像上において気管支の管腔（体腔）外側の光学的には観察できない腫瘍の有無を確認することができる。  
術者は、超音波プローブ２を移動しながら、超音波断層上に腫瘍の一方の端部（例えば上端）を検知した時に、腫瘍検知スイッチＡ３４を操作して腫瘍検知信号を腫瘍位置検知制御部３１に入力する。すると、腫瘍位置検知制御部３１は、位置検出装置８により出力される超音波プローブ２の先端部、つまりプローブ先端部１２の３次元位置を位置情報メモリ３３に格納する。
また、術者が腫瘍位置検知制御部３１に対して、腫瘍の他方の端部（つまりこの他方の端部から腫瘍が検知されなくなる部分）となることを腫瘍なし信号として入力する腫瘍検知スイッチＢ３５が設けられている。【００２０】
ここでは、腫瘍の端部を検出した際に、腫瘍検知スイッチＡ３４及び腫瘍検知スイッチＢ３５という２つの手段を用いてそれぞれ腫瘍検知信号、腫瘍なし信号と入力する例について述べた。腫瘍検知スイッチＡ３４のみを使い、スイッチ押下の長さ等を変化させることで、腫瘍検知信号及び腫瘍なし信号として認識させても良い。  
この腫瘍なし信号が入力されると、腫瘍位置検知制御部３１は、位置検出装置８により検出されるプローブ先端部１２の３次元位置の情報を位置情報メモリ３３に格納する。  
このようにして、後述するように腫瘍が少なくとも所定方向（プローブ先端部１２が挿入される気管支の走行方向）に存在する範囲又は両端位置を検知することができるようにしている。【００２１】
また、この腫瘍位置検知制御部３１は、プローブ先端部１２の３次元位置の情報を用いて腫瘍における生検用範囲として生検用処置具による生検に適した適正範囲を算出する処理を行う。そして、腫瘍位置検知制御部３１は、プローブ先端部１２の３次元位置の情報と、腫瘍における適正範囲の情報を画像表示制御部２９に出力する。【００２２】
また、プローブ先端部１２の３次元位置の情報と、適正範囲又は生検目標位置の位置情報は、位置情報を記憶する記憶手段を構成する位置情報メモリ３３に記憶される。  
この画像表示制御部２９は、術者が気管支におけるどの部位に対して超音波画像を取得したかを認識し易いように、プローブ先端部１２の３次元位置情報を、バーチャル画像に対応付ける。すなわち、位置センサ１４で求めたセンサ座標系を、バーチャル画像を構成するＣＴ座標系に対応付ける。なお、両座標系の対応付けを行うために、予め既知の複数の位置により、変換に必要なパラメータが取得又は設定される。【００２３】
例えば、患者を所定の体位に設定して気管支の走行方向を規定した状態にして、気管支における入り口付近における既知の１点にプローブ先端部１２を設定してセンサ座標系とＣＴ座標系とを対応付けるように術者が指示を行う。さらに、術者は、複数の既知となる挿入長だけ、プローブ先端部１２を気管支内に順次挿入して、センサ座標系とＣＴ座標系との対応付けをそれぞれ行うように指示する。このようにして、本システム１は、両座標系に対して、一方から他方への変換が必要なパラメータを取得することができる。【００２４】
そして、画像表示制御部２９は、腫瘍位置検知制御部３１からプローブ先端部１２等の３次元位置の情報が入力されると、モニタ１７に表示される気管支のバーチャル画像上における対応する位置に、プローブ先端部１２等の位置を重畳して表示する。つまり、この画像表示制御部２９は、気管支のバーチャル画像上に、プローブ先端部１２の位置情報や生検用範囲等の情報を重畳して表示する（ように制御する）。  
また、例えば腫瘍位置検知制御部３１に対して腫瘍が存在する領域のほぼ中央位置などの生検目標位置を指定するデータを術者が入力することができるように、データ入力手段としてのキーボードその他の入力装置３６が設けてある。【００２５】
また、術者は、この入力装置３６から、腫瘍位置検知制御部３１に対して位置検出装置８により検出された３次元位置の情報を位置情報メモリ３３に記録するように指示することができる。【００２６】
本挿入支援システム１を使用して生検を実施する手順の代表例を図３に示す。以下この手順に従い、本挿入支援システム１の動作及び構成について詳細に説明する。  
まず、図３の最初のステップＳ１において、術者は、患者の３次元ＣＴ画像データを取得し、挿入支援装置４を使って、その患者のバーチャル画像を生成してモニタ１７に表示する。  
この処理は、バーチャル画像生成部１６により行われ、その詳細を図４に示す。【００２７】
図４の最初のステップＳ１１において、術者は、組織採取する処置前に、患者に対してＣＴスキャンによる３次元のＣＴ画像データを取得する。【００２８】
この３次元のＣＴ画像データは、挿入支援装置４に組み込まれたバーチャル画像生成部１６内のＣＴ画像データ取込部２１を介して挿入支援装置４内のＣＴ画像データ格納部２２に取り込まれる。３次元のＣＴ画像データは、例えばＤＶＤによって簡単に移動できる。  
次のステップＳ１２において画像処理部２７は、例えば空気が存在する体腔部分を抽出する処理により、気管支の抽出処理を行う。また、ステップＳ１３において画像処理部２７は、抽出した気管支の仮想形状画像を生成する。画像処理部２７は、生成した気管支の仮想形状画像の画像データを、メモリ２８等の画像データ格納部に格納すると共に、画像表示制御部２９に送る。【００２９】
バーチャル画像生成部１６は、ＭＰＲ画像生成部２３が生成したＭＰＲ画像（多断面再構築画像）を有するルート設定画面を生成し、内視鏡１８の気管支へのルートを設定するルート設定部２４を有する。また、このバーチャル画像生成部１６は、ＣＴ画像データ格納部２２に格納されているＣＴ画像データと、ルート設定部２４によって設定されたルートに従い、ＶＢＳ画像を生成するＶＢＳ画像生成部２５を有する。  
ＣＴ画像データ格納部２２内のＣＴ画像データは、ＭＰＲ画像データ生成部２３に出力される。ここで生成されたＭＰＲ画像を見ながら、入力手段３０により術者は、ルート設定する。そのルート設定情報とＭＰＲ画像データより、ルート設定部２４は、ルートを決定する。このルート情報に基づき、ＣＴ画像データからＶＢＳ画像をＶＢＳ画像生成部２５が生成する（ステップＳ１４）。【００３０】
ＶＢＳ画像生成部２５が生成したＶＢＳ画像は、ＶＢＳ画像格納部２６に格納される。  
次のステップＳ１５において画像表示制御部２９は、モニタ１７に気管支のバーチャル画像を表示する。この場合、ＶＢＳ画像生成部２５により生成されたＶＢＳ画像もモニタ１７に合成表示する。従って、モニタ１７には、気管支のＶＢＳ画像及び仮想形状画像からなるバーチャル画像が表示される。  
このようにして、図４に表すフローによって、バーチャル画像の生成及び表示ができる。【００３１】
次に、図３のステップＳ２に示すように、術者は、この気管支のバーチャル画像を参照して、内視鏡１８を目標とする気管支の末梢部側まで挿入する。この様子を示したのが図６であり、内視鏡１８の先端部１９ｂを気管支４１の末梢部側の腫瘍４２に近い目標部位付近まで挿入した状態を示している。  
その後、ステップＳ３に示すように術者は超音波プローブ２を内視鏡１８のチャンネル１９ａ内に挿入し、超音波プローブ２の先端側をチャンネル１９ａの先端開口から突出させる。  
超音波プローブ２の先端側を内視鏡１８のチャンネル１９ａの先端開口から腫瘍４２が観察可能となる位置付近まで、超音波プローブ２の先端側を突出させた様子を図７に示す。  
破線で示すのは、超音波プローブ２であり、ガイドチューブ４３を介して内視鏡１８のチャンネル１９ａ内に挿通した状態を示している。このガイドチューブ４３は、その先端開口が例えば超音波プローブ２のプローブ先端部１２の基端付近に位置するように設定されている。  
このガイドチューブ４３は、超音波プローブ２と共にチャンネル１９ａ内を移動される。このガイドチューブ４３は、以下に説明する生検の処置を行う処置具としての生検デバイスを用いて組織採取する処置を行う際の先端側の位置決めに利用することができる。【００３２】
また、ステップＳ４に示すように生検支援システム１は、超音波観測システム３による超音波断層画像の表示と、挿入支援装置４の位置検出装置８を使っての３次元位置の検出の動作を開始する。そして、位置検出装置８は、位置センサ１４が設けられているプローブ先端部１２の３次元位置を検出する。術者はこの超音波画像と、３次元位置情報から目標組織の位置を把握し、超音波プローブ２を目標組織へ近づくように挿入する。  
ここで、位置検出センサ１４の位置をＰ１，超音波振動子１３の位置をＰ２，位置検出センサ１４と超音波振動子１３の距離をｌとすると、距離ｌが小さい場合、例えばｌ＜１ｍｍの場合には、Ｐ１≒Ｐ２と近似できる。正確な超音波振動子１３の位置Ｐ２を求めるには次の式を使う。位置検出センサ１４の方向ベクトルの方向に超音波振動子１３がある、すなわち、超音波振動子１３と位置検出センサ１４が一直線上にならんでいるとすると、Ｐ１（ｘ１，ｙ１，ｚ１）、Ｐ２（ｘ２，ｙ２，ｚ２）、方向ベクトルｎ＝（ｘ３，ｙ３，ｚ３）、距離ｌによって、Ｐ２の位置は次のようになる。【００３３】
Ｐ２＝Ｐ１＋ｌｎ
つまり、
［数１］
2011062035.tif 000003
となる。  
次に、ステップＳ５に示すように術者は、チャンネル１９ａの先端開口から突出させたプローブ先端部１２内の超音波振動子１３による超音波断層画像を観察しながら目標組織としての腫瘍４２の位置確認を行う。この時、位置検出部１５は、腫瘍検知スイッチＡ３４，Ｂ３５の入力をもとに、生検の適正範囲を導出する。【００３４】
また、ステップＳ６に示すように腫瘍位置検知制御部３１は、ステップＳ５により算出した生検の適正範囲の情報等を画像表示制御部２９に送る。さらに、画像表示制御部２９は、生検の適正範囲を（、又は適正範囲の情報を）画像処理部２７により生成されたバーチャル画像上における適正範囲に対応した位置に重畳して表示する。  
また、腫瘍位置検知制御部３１は、プローブ先端部１２の３次元位置の情報も画像表示制御部２９に送る。画像表示制御部２９は、気管支４１のバーチャル画像上に、適正範囲等（の情報）及び超音波プローブ２のプローブ先端部１２の３次元位置を重畳する画像処理を行い、重畳した画像をモニタ１７にて表示する。そして、術者は、モニタ１７に表示された情報をもとに、ガイドチューブの位置を決める。【００３５】
このように３次元位置の情報は、ＣＴ画像データの画像処理及び気管支４１のバーチャル画像を生成する画像処理に用いたＣＴ座標系に変換され、気管支４１のバーチャル画像上に重畳して表示される。このような表示を行うことにより、腫瘍４２から組織採取する場合の処置が行い易くなる。図３のステップＳ４からＳ６までの手順における生検支援システム１による腫瘍の位置検出を含む処理フローを示すのが図８である。  
次に図８を参照して、図３のステップＳ５における目標組織としての腫瘍４２の位置検出を含む手順を説明する。【００３６】
上述したように位置検出装置８が動作状態に設定されると、ステップＳ２１に示すように位置検出装置８は、位置センサ１４の３次元の位置情報を取得する。そして、ステップＳ２２に示すように位置検出装置８は、位置センサ１４の３次元位置、換言するとプローブ先端部１２の３次元位置を検出する。  
また、ステップＳ２３に示すようにプローブ先端部１２に内蔵された超音波振動子１３は超音波を送受信し、超音波観測装置６の内部の超音波画像生成部により生成された超音波断層画像がモニタ７に表示される。  
術者は、モニタ７に表示される超音波断層画像を観察しながら、プローブ先端部１２を気管支４１の走行方向に沿ってその末梢部側に移動する。なお、術者は、超音波断層画像が得られるように、プローブ先端部１２を気管支４１の内壁面に当接させる。気管支４１の内壁面に接触して、超音波の伝達ロスを小さくできるようにするために、プローブ先端部１２に超音波伝達媒体を収納したバルーンを取り付けるようにしても良い。【００３７】
次のステップＳ２４に示すように腫瘍位置検知制御部３１は、腫瘍検知スイッチＡ３４の入力待ちの状態であり、この腫瘍検知スイッチＡ３４による腫瘍検知信号が入力されるまで、ステップＳ２１からステップＳ２４の処理を繰り返す。  
そして、図７に示すようにプローブ先端部１２の超音波振動子１３が腫瘍４２が観察され始める境界位置に達すると、モニタ７上において腫瘍４２に対する超音波断層画像（単に断層画像ともいう）が得られる状態になる。  
上記した図３のステップＳ６によりガイドチューブ４３の位置決めが終了後、ステップＳ７に示すように術者は、超音波プローブ２をチャンネル１９ａ内にガイドチューブ４３を残して引き抜き、そのガイドチューブ４３内に生検デバイスを挿入する。【００３８】
その後、ステップＳ８に示すように術者は、位置決めされた状態のガイドチューブ４３の先端から生検デバイスを突出させて、目標組織としての腫瘍４２に対する生検、つまり組織採取を行う。組織採取の後、ステップＳ９に示すように術者は、生検デバイスと共に内視鏡１８を気管支４１から引き抜く。そして、術者は、目的とする腫瘍４２の組織採取の処置を終了する。  
図９は、図７における腫瘍４２周辺部を拡大して示す。図９に示すようにプローブ先端部１２（の超音波振動子１３）が気管支４１の走行方向ＤＬに移動して、プローブ先端部１２が腫瘍４２の上端位置ａに対応する走行方向ＤＬ上での位置Ａ（上端位置Ａ）に達した状態になると、腫瘍４２の断層画像を観察することができる状態になる。図１１はこの場合のモニタ７に表示される超音波断層画像を模式的に示す。なお、腫瘍４２は、正常組織と音響インピーダンスが異なるため、超音波断層画像上において輝度レベル等から識別できる。【００３９】
図１１の左側に示す超音波断層画像の状態から、その右側に示すように腫瘍４２の断層画像４２ａが表示される状態になる。  
なお、図１１の超音波断層画像は、超音波振動子１３が、超音波プローブ２の長手方向を軸としてこの軸に垂直な周方向に超音波を順次放射するラジアルスキャンした場合に相当する。また、図１１は紙面に垂直な方向が走行方向ＤＬとした場合であり、小円が超音波振動子による超音波の送受信位置を表している。  
術者は、モニタ７の超音波断層画像の違い（正常組織と生検したい組織としての腫瘍４２部分の差異）を見ながら生検したい組織が存在していると判断したら、腫瘍検知スイッチＡ３４を操作して腫瘍検知信号を入力する。【００４０】
すると、図８のステップＳ２５において腫瘍位置検知制御部３１は、プローブ先端部１２の３次元位置、換言すると腫瘍４２の上端位置ａを走行方向ＤＬに射影した３次元の上端位置Ａを、位置情報の記憶手段としての位置情報メモリ３３に記憶する。  
術者は、さらにプローブ先端部１２を気管支４１の走行方向ＤＬに移動する操作を続け、超音波断層画像を見ながら、腫瘍４２のもう一方の端をさがす。  
この操作に対して、ステップＳ２６からステップＳ２９の処理が行われる。ステップＳ２６、ステップＳ２７，ステップＳ２８は、それぞれステップＳ２１，ステップＳ２２、ステップＳ２３と同じ処理である。また、ステップＳ２９において腫瘍位置検知制御部３１は、腫瘍検知スイッチＢ３５の入力待ちの状態であり、この腫瘍検知スイッチＢ３５による腫瘍なし信号が入力されるまで、ステップＳ２６からステップＳ２９の処理を繰り返す。【００４１】
そして、プローブ先端部１２が図９における腫瘍４２の下端位置ｂを横切る時、超音波断層画像では図１１の右側の状態から左側の状態に変化する。術者は、図１１の左側の状態になった時、腫瘍検知スイッチＢ３５を操作して腫瘍なし信号を入力する。  
すると、図８のステップＳ３０において腫瘍位置検知制御部３１は、プローブ先端部１２の３次元位置、換言すると腫瘍４２の下端位置ｂに対応する走行方向ＤＬ上での３次元の位置Ｂ（下端位置Ｂ）を位置情報メモリ３３に記憶する。  
術者は、例えばステップＳ３１において、入力装置３６から腫瘍４２が存在する方向の入力を行うことにより、腫瘍位置検知制御部３１は、位置情報メモリ３３に（上端位置Ａと下端位置Ｂの３次元位置の情報の他に）腫瘍４２が存在する方向の情報を記憶する。【００４２】
上端位置Ａと下端位置Ｂの３次元位置の情報のみの場合には、腫瘍４２が存在する方向が確定しない。具体的には、上端位置Ａと下端位置Ｂを結ぶ線分ＡＢを軸とした周方向のいずれの方向に腫瘍４２が存在しているか否かが分からない。このために、術者は、プローブ先端部１２を気管支４１の走行方向ＤＬに移動した場合、腫瘍４２の断層画像４２ａが現れる方向を入力する。例えば図１１の場合には、時計の９時の方向を（腫瘍４２が存在する幅方向ＤＴとして）入力する。【００４３】
これにより、腫瘍４２が存在する幅方向ＤＴが確定する。この幅方向ＤＴの入力操作は、ステップＳ２４からステップＳ２９の間で行うようにしても良い。後述する実施例２のように画像処理により幅方向ＤＴを決定（入力）するようにしても良い。【００４４】
なお、ステップＳ３１において幅方向ＤＴの他に、又は幅方向ＤＴの代わりに、術者は、以下のようにその幅方向ＤＴにおける腫瘍４２のほぼ中央位置ｃ′を指定するようにしても良い（後述する実施例２の変形例においては、走行方向ＤＬの軸周りにおける腫瘍４２が存在する幅方向ＤＴに沿った幅又は範囲を検出したり、その幅方向ＤＴにおける生検に適した適正範囲を算出する）。
例えば図１１の２点鎖線は、上端位置Ａと下端位置Ｂとの間の中央位置付近にプローブ先端部１２を設定した場合に得られる腫瘍４２の断層画像４２ｂを示す。【００４５】
術者は、超音波観測装置６に設けられた図示しないポインティングデバイスにより、幅方向ＤＴに沿ったその中央位置ｃ′を指定する（後述する実施例２において超音波観測装置６が画像処理によって中央位置ｃ′を指定するようにしても良い）。超音波観測装置６は、超音波振動子から中央位置ｃ′までの断層画像４２ｂ上での距離Ｗｃ′から実際の距離Ｗｃを算出する。  
なお、超音波断層画像上における距離Ｗｃ′から実際の距離Ｗｃに換算することは、断層画像表示に用いられているパラメータ等の値を用いることにより可能である。術者は、入力装置３６から実際の距離Ｗｃを入力する（後述する実施例２において超音波観測装置６が距離Ｗｃを指定するようにしても良い）。この距離Ｗｃの情報は、位置情報メモリ３３に格納される。  
また、腫瘍４２の中央位置ｃの３次元位置情報も位置情報メモリ３３に格納するようにしても良い。そして、この中央位置ｃを生検する際の目標位置に設定しても良い。【００４６】
なお、術者が上記ポインティングデバイスにより、幅方向ＤＴに沿ったその中央位置ｃ′を指定することにより、超音波観測装置６が、自動的に実際の距離Ｗｃを算出して、その距離Ｗｃの情報を腫瘍位置検知制御部３１に出力し、この腫瘍位置検知制御部３１が、距離Ｗｃの情報等を、位置情報メモリ３３に格納するようにしても良い。また、その際に、腫瘍４２の中央位置ｃの位置情報も位置情報メモリ３３に格納するようにしても良い。  
次のステップＳ３２において腫瘍位置検知制御部３１は、生検の適正範囲パラメータをパラメータ格納部３２から読み込む。さらに、次のステップＳ３３において腫瘍位置検知制御部３１は、位置情報メモリ３３に格納された上端位置Ａ及び下端位置Ｂの３次元位置情報と、適正範囲パラメータとから、生検を適正に行うのに適した生検の適正範囲を計算する。【００４７】
図１０を参照して、腫瘍４２の走行方向ＤＬに沿っての適正範囲Ｋを算出する説明を行う。図１０は、基本的には図９と同様の図であり、図９における超音波振動子１３による上端位置Ａと下端位置Ｂにより、適正範囲Ｋを算出するための説明図である。  
図１０に示すように気管支４１の走行方向ＤＬに沿って腫瘍４２が存在する上端位置ａ及び下端位置ｂに対応する上端位置Ａと下端位置Ｂの線分ＡＢの長さが、その方向ＤＬに沿っての腫瘍４２の長さＬとなる。【００４８】
なお、適正範囲Ｋを、腫瘍４２の長さＬと設定することもできる。しかし、腫瘍４２は、図１０に示した略楕円体形状の場合とは、異なる形状の場合、例えば厚みが小さい三日月形状のような場合もあり得る。そのため、検出された両端の内側に適正範囲Ｋを設定又は算出するように適正範囲パラメータを設定すると、生検する場合、より確実に腫瘍４２の組織を採取することができる。このような主旨から本実施例では、検出された線分ＡＢの内側又は中央側に適正範囲Ｋを設定する。【００４９】
そして、この適正範囲Ｋの上端位置Ａ′及び下端位置Ｂ′は、例えば以下の式で算出する。  
Ａ′＝（Ｂ−Ａ）×ｔ/100＋Ａ
Ｂ′＝Ｂ−（Ｂ−Ａ）×ｔ/100
ここで、適正範囲パラメータとしてのｔは定数であり、例えば１０ないし数１０程度に設定できる。なお、腫瘍が球形に近い場合には、１０以下に設定しても良い。【００５０】
そして、図８のステップＳ３４において腫瘍位置検知制御部３１は、算出した適正範囲Ｋのデータと、腫瘍４２が存在する幅方向ＤＴ、又は中央位置ｃの情報を画像表示制御部２９に転送する。画像表示制御部２９は、適正範囲Ｋと腫瘍４２が存在する幅方向ＤＴ（又は中央位置ｃ）等の情報を生検用範囲の情報として気管支４１のバーチャル画像（における仮想形状画像）に重畳してモニタ１７上に表示する。  
図１２はモニタ１７に表示される気管支４１のバーチャル画像の仮想形状画像Ｉｂ上に適正範囲Ｋ等を表示した場合の１つの表示例を示す。図１２に示すように、気管支４１のバーチャル画像の仮想形状画像Ｉｂ上における適正範囲Ｋに対応する位置に適正範囲Ｋが表示されると共に、腫瘍４２が存在する幅方向ＤＴが（その幅方向ＤＴに対応する方向に）表示される。【００５１】
また、この幅方向ＤＴにおける腫瘍４２の中央位置ｃを表示させることもできる。なお、図１２における先端が基準位置Ｐとなる２点鎖線は、内視鏡１８の挿入ルートを示している。  
また、図８のステップＳ３４の次のステップＳ３５に示すように、位置検出装置８は引き続いて、位置センサ１４の位置情報を取得する。そして、ステップＳ３６に示すように位置検出装置８は、プローブ先端部１２の３次元位置を検出し、その３次元位置の情報を画像表示制御部２９に送る。このプローブ先端部１２の３次元位置はバーチャル画像Ｉｂ上における対応する位置に重畳して表示される。  
従って、例えばステップＳ３７において術者は、プローブ先端部１２を、内視鏡１８の（チャンネル１９ａの先端開口となる）先端面に配置する。プローブ先端部１２の３次元位置が位置検出装置８により取得される。【００５２】
そして、図１２のバーチャル画像の仮想形状画像Ｉｂ上には、内視鏡１８の（チャンネル１９ａの先端開口の）先端面の３次元位置に対応する位置が例えば基準位置Ｐとして表示される状態になる。なお、ガイドチューブ４３の先端開口の位置を基準位置Ｐとしてバーチャル画像の仮想形状画像Ｉｂ上に表示させるようにしても良い。  
本実施形態は、図１２に示すような生検用範囲とこれに関連する情報をモニタ１７で表示するようにしているため、術者が、引き続いて、内視鏡１８のチャンネル１９ａの先端面から、生検デバイスを突出させて腫瘍４２から組織採取するための生検デバイスの位置決めを円滑に行うことができるように支援できる。  
なお、図８のステップＳ３７の次のステップＳ３８において、腫瘍位置検知制御部３１は、適正範囲Ｋのリセット待ちの状態になり、この操作が行われないとステップＳ３５〜Ｓ３８の処理を繰り返す。【００５３】
このため、術者は、例えば腫瘍４２から組織採取する生検処置が終了するまで、この動作状態を継続させるようにしても良い。そして、組織採取の終了時に適正範囲Ｋをリセットして、図８の位置検出の動作を終了させる。  
超音波プローブ２を用いた生検デバイスにより組織採取を行い易くするための適正範囲Ｋと腫瘍４２が存在する幅方向ＤＴ、その中央位置ｃ等の情報の取得と、これらの情報をバーチャル画像上で重畳表示する処理が終了した後、術者は超音波プローブ２をチャンネル１９ａから引き抜く。  
つまり、図３のステップＳ７で説明したように術者は、超音波プローブ２をガイドチューブ４３を残したままチャンネル１９ａから引き抜き、生検デバイスを挿入する。【００５４】
そして、術者は、図１２に表示されるバーチャル画像の仮想形状画像Ｉｂを参照して、ステップＳ８に示すように生検デバイスを内視鏡１８のチャンネル１９ａの先端開口から突出させて、腫瘍４２から組織を採取する。  
この場合、術者は、例えば図１２中の拡大図における内視鏡１８のチャンネル１９ａの先端開口の位置を基準位置Ｐとして、１点鎖線で示すｃの方向に生検デバイスを突出させることにより、腫瘍４２から組織の採取をすることができる。  
なお、生検デバイスの先端部に、位置センサが設けてある場合には、その位置が位置検出装置８により検出されると共に、気管支４１のバーチャル画像の仮想形状画像Ｉｂ上においても表示されるので、術者は生検の処置をより簡単に行うができる。なお、生検デバイスの位置情報を位置情報メモリ３３に記憶しても良い。【００５５】
このように実施例１によれば、気管支４１のバーチャル画像を生成して、バーチャル画像上に、生検対象となる目標組織としての腫瘍の少なくとも所定方向（体腔路の走行方向）に沿って存在する範囲から算出された生検用範囲としての適正範囲Ｋを含む情報を重畳して表示するようにしているので、生検する処置を行い易くするように支援することができる。【００５６】
（実施例２）
次に本発明の実施例２を説明する。図１３は本発明の実施例２の生検支援システム１Ｂの構成を示す。この生検支援システム１Ｂは、例えば図５の生検支援システム１において、腫瘍検知スイッチＡ３４と腫瘍検知スイッチＢ３５とを有しない構成である。  
そして、本実施例においては、実施例１において術者が入力操作していた腫瘍検知スイッチＡ３４と腫瘍検知スイッチＢ３５による機能を、生検支援システム１Ｂが、画像処理により自動的に行う構成にしている。  
超音波観測装置６内の超音波画像生成部により生成された超音波断層画像の画像データは、腫瘍位置検知制御部３１に入力され、腫瘍位置検知制御部３１は、超音波断層画像上において、腫瘍４２の断層画像が検出し始めた時と、検出されなくなる時を画像処理により検出する。【００５７】
つまり、超音波プローブ２を気管支４１の走行方向ＤＬに沿って移動し、プローブ先端部１２（の超音波振動子１３）が、腫瘍４２の上端位置ａを横切る時、（図１１の左側の画像からその右側の画像への画像変化により）腫瘍位置検知制御部３１は腫瘍検知信号を発生する。  
同様に腫瘍４２の断層画像４２ａが観察される状態になった後、プローブ先端部１２（の超音波振動子１３）が、腫瘍４２の下端位置ｂを横切る時、（図１１の右側の画像からその左側の画像への画像変化により）腫瘍位置検知制御部３１は腫瘍なし信号を発生する。  
本実施例におけるその他の構成は、実施例１と同様である。図１４は本実施例における位置検出の動作のフローチャートを示す。【００５８】
図１４に示す位置検出の動作は、図８の処理の一部が異なるのみである。具体的には図８におけるステップＳ２４とステップＳ２９とが以下のステップＳ２４′及びステップＳ２９′のように変更されている。  
つまり、ステップＳ２３の次のステップＳ２４′において腫瘍位置検知制御部３１は、超音波断層画像上において、腫瘍４２の断層画像が検出し始める時であるか否か、つまり腫瘍４２の断層画像の検出による腫瘍検知信号の検出か否かの判定を行う。  
腫瘍検知信号の検出に該当しない場合にはステップＳ２１に戻る。一方、腫瘍４２の断層画像が検出し始める時であると判定した場合、つまり腫瘍検知信号を検出した場合には、ステップＳ２５に進む。【００５９】
また、ステップＳ２８の次のステップＳ２９′において腫瘍位置検知制御部３１は、超音波断層画像上において、腫瘍４２の断層画像が検出されなくなる時であるか否か、つまり腫瘍４２の断層画像なしの検出による腫瘍なし信号の検出か否かの判定を行う。  
腫瘍なし信号の検出に該当しない場合にはステップＳ２６に戻る。一方、腫瘍なし信号の検出と判定した場合には、ステップＳ３０に進む。なお、ステップＳ３１の腫瘍４２が存在する幅方向ＤＴの入力は画像処理による腫瘍検知信号に基づいて（術者が行うこと無く）生検支援システム１Ｂが行う。記録も同様である。  
その他の動作は、実施例１と同様である。  
本実施例によれば、実施例１よりも術者の負担を軽減できる。その他、実施例１と同様の効果を有する。  
次に本実施例の変形例を説明する。【００６０】
上述した実施例１及び実施例２において、内視鏡１８の先端面の位置から腫瘍４２に対する生検用範囲として、走行方向ＤＬの適正範囲Ｋの他に、この方向と直交する幅方向ＤＴに沿った両端部位置Ｅ，Ｆを検出してその幅方向ＤＴの適正範囲Ｊを算出するようにしても良い。  
図１５はこの場合の説明図を示す。また、図１６は、この場合の処理手順を示す。ステップＳ４１に示すように術者は、図９の場合と同様に超音波プローブ２のプローブ先端部１２を走行方向ＤＬに、上端位置Ａから下端位置Ｂまで移動する。この場合、腫瘍位置検知制御部３１は、移動しながら位置検出装置８による位置センサ１４による位置検出情報を位置情報メモリ３３に格納する。  
また、この移動に連動して、ステップＳ４２に示すように超音波観測装置６内の超音波画像生成部は、超音波振動子１３により得られる（超音波）断層画像データを超音波観測装置６内のメモリに順次記録する。【００６１】
なお、上記位置センサ１４による位置情報メモリ３３に格納される位置検出情報と、超音波観測装置６内のメモリに格納される断層画像データとは関連付けて記憶される。  
図１５においては、超音波プローブ２を気管支４１の走行方向ＤＬに移動した際の代表的な位置及びその場合に得られる腫瘍４２の断層画像データ（スライスデータとも言う）として検出される腫瘍部分を示している。  
次のステップＳ４３において超音波画像生成部は、メモリに格納された断層画像データの全体で形成されるボリュームデータに対して、走行方向ＤＬと垂直な幅方向ＤＴに沿っての超音波振動子１３からの距離が最も小さい端部位置ｅと最も離れた端部位置ｆとを画像処理により算出する。【００６２】
なお、これらの端部位置ｅ及びｆは、腫瘍４２の超音波振動子１３からの距離が最も小さい端部位置Ｅと最も離れた端部位置Ｆに対応する超音波断層画像上の位置であり、図１５においては括弧を付けて示している。  
さらに次のステップＳ４４において画像処理装置は、気管支４１の走行方向ＤＬ上の超音波振動子１３から断層画像上での端部位置ｅ、ｆまでの断層画像上での距離Ｗｅ、Ｗｆを算出する。そして、超音波画像生成部は、算出した断層画像上での距離Ｗｅ、Ｗｆを腫瘍位置検知制御部３１に出力する。  
次のステップＳ４５において腫瘍位置検知制御部３１は、断層画像上での距離Ｗｅ、Ｗｆから、超音波振動子１３の３次元位置情報を用いて、腫瘍４２の端部位置Ｅ，Ｆを算出する。【００６３】
さらに次のステップＳ４６において腫瘍位置検知制御部３１は、端部位置Ｅ，Ｆの情報を用いて、走行方向ＤＬに沿った適正範囲Ｋの場合と同様に、この走行方向ＤＬに垂直な幅方向ＤＴの適正範囲Ｊを算出する。  
次のステップＳ４７において腫瘍位置検知制御部３１は、算出した幅方向ＤＴの適正範囲Ｊの情報を画像表示制御部２９に出力する。画像表示制御部２９は、モニタ１７の表示面に、気管支４１のバーチャル画像上に適正範囲Ｋ，Ｊを重畳して表示させる。  
本変形例によれば、走行方向ＤＬの適正範囲Ｋと共に、幅方向ＤＴの適正範囲Ｊも表示できるようにしているので、術者は生検デバイスによる生検の処置をより簡単に行うことができる。【００６４】
図１５においては、走行方向ＤＬの適正範囲Ｋと共に、走行方向ＤＬと直交する幅方向ＤＴの適正範囲Ｊを算出するようにしていた。  
これに対して、以下に説明するように走行方向ＤＬの適正範囲Ｋと共に、走行方向ＤＬからの周方向における適正範囲の２次元領域を算出するようにしても良い。図１５に示した代表的な断層画像データは、気管支４１の走行方向ＤＬに垂直な平面で表すと、図１７に示すようになる。  
超音波観測装置６内部の超音波画像生成部は、図１７に示す断層画像データが存在する例えば２次元領域を算出する。図１７の例では走行方向ＤＬをＺ座標として、これに垂直な断層画像面（Ｘ，Ｙ平面）における腫瘍４２の各断層画像データが存在する２次元領域を検出する（但し、Ｚ軸は、位置検出装置８の走行方向ＤＬの座標軸）。【００６５】
超音波画像生成部は、この２次元領域の検出を、上端位置Ａから下端位置Ｂまでの各断層画像データに対して行うと共に、各断層画像データにおける２次元領域の分布情報を順次、腫瘍位置検知制御部３１に出力する。  
腫瘍位置検知制御部３１は、各断層画像データが取得されたＺ軸座標の位置を用いて各断層画像データの断層画像上での２次元分布を位置座標検出系での２次元分布に変換する。腫瘍位置検知制御部３１は、この処理を上端位置Ａから下端位置Ｂまで行うことにより、走行方向ＤＬを軸としたその周方向における腫瘍４２の３次元分布領域を算出する。腫瘍位置検知制御部３１は、腫瘍４２の３次元分布領域を算出した後、その重心位置Ｇを算出する。【００６６】
また、腫瘍位置検知制御部３１は、図１８に示すように腫瘍４２の重心位置Ｇから３次元分布領域及び重心位置Ｇからこの図１８に示すように重心位置Ｇから所定距離ｒ以内の球部分を適正範囲Ｍとして算出する。なお、所定距離ｒは、腫瘍４２の３次元分布領域の内部となるように設定される。この重心位置Ｇから所定距離ｒ以内の適正範囲Ｍの代わりに、腫瘍４２の３次元分布領域の周縁から所定距離、又は所定の割合で内側となる適正範囲Ｎを算出しても良い。【００６７】
腫瘍位置検知制御部３１は、算出した重心位置Ｇ及び適正範囲Ｍ又はＮの３次元位置情報を画像表示制御部２９に出力する。画像表示制御部２９は、気管支のバーチャル画像上に、例えば適正範囲Ｋと重心位置Ｇ及び適正範囲Ｍ又はＮ、内視鏡１８の先端面の基準位置Ｐを重畳して表示する。【００６８】
なお、画像表示制御部２９は、上述した適正範囲Ｋ又はＪと共に、これらの適正範囲Ｍ又はＮを第２の適正範囲として追加表示しても良いし、適正範囲Ｋ又はＪの代わりに適正範囲Ｍ又はＮのみを表示しても良い。【００６９】
図１９の上側は、この状態におけるバーチャル画像の仮想形状画像Ｉｂの表示例を示す。また、図１９の下側には実際に内視鏡１８のチャンネル１９ａの先端開口から生検デバイスとしての例えば生検針５１を突出して腫瘍４２から組織採取を行う様子を示している。  
なお、この生検針５１の先端部付近には、位置センサ５２が設けてある例で示している。上述したように位置センサ５２が設けてあると、バーチャル画像の仮想形状画像Ｉｂ上にその位置Ｑを重畳して表示することができる。
例えば図１９の場合、基準位置Ｐから位置Ｑに至るＰＱの方向は、重心位置Ｇよりも下側に外れた方向となるので、術者はＰＱの方向が重心位置Ｇを向くように内視鏡１８の湾曲部を（図１９における紙面上側に若干湾曲する）操作する。そして、その方向に突出させることにより、腫瘍４２から組織採取することができる。【００７０】
このように、術者は図１９の上側のバーチャル画像の仮想形状画像Ｉｂを参照することによって、腫瘍４２から組織採取する処置を容易に行うことができる。  
また、生検デバイスに位置検出手段が組み込まれているため、ガイドチューブ４３による位置決めの必要がなく、生検デバイスの位置情報による誘導が可能となる。【００７１】
なお、上述した実施例をさらに変形しても良い。例えば実施例１における図９又は図１０においては、気管支４１の走行方向ＤＬ上での超音波振動子１３の３次元位置としての上端位置Ａ、Ｂを検出していた。  
その検出位置を変形したものとして、腫瘍４２の上端位置ａと下端位置ｂを検出又は算出するようにしても良い。上端位置ａ及びｂは、上述した断層画像上での超音波振動子１３からの距離情報と、その断層画像を生成した時の超音波振動子１３の３次元位置情報とを参照することにより算出することができる。【００７２】
そして、腫瘍４２の上端位置ａと下端位置ｂとからその両端の内側（中央側）となる適宜の範囲を生検用範囲に設定しても良い。また、両端の中央位置も同時に算出するようにしても良い。この場合にも、生検する処置を有効に支援することができる。  
また、気管支４１の走行方向ＤＬ等に沿って腫瘍４２が存在する範囲、例えば線分ＡＢを生検を行う目安となる生検用範囲として、気管支４１のバーチャル画像の仮想形状画像Ｉｂ上に重畳して表示するようにしたものも本発明に属する。つまり、腫瘍４２等の目標組織がプローブ先端部１２が挿入して移動される気管支の走行方向に存在する両端位置の範囲を生検用範囲とするようにしても良い。【００７３】
なお、上述した各実施例においては、バーチャル画像（仮想画像）を生成するバーチャル画像生成部１６は、体腔路としての気管支の仮想内視鏡画像としてのＶＢＳ画像と、気管支の仮想３次元形状画像としての仮想形状画像とからなるバーチャル画像を生成する例で説明したが、バーチャル画像生成部１６が、体腔路の仮想形状画像のみを生成する仮想形状画像生成部の構成の場合にも適用することができる。また、バーチャル画像生成部１６が、体腔路の仮想内視鏡画像のみを生成する仮想内視鏡画像生成部の場合にも適用することができる。【００７４】
また、上述した例では体腔路として気管支の場合で説明したが、この場合に限定されるものでなく、プローブ先端部１２を上部消化管又は下部消化管に挿入して移動したような場合にも適用できる。  
また、上述した実施例等を部分的に組み合わせる等して構成される実施例等、発明の要旨を変更しないものは本発明に属する。【００７５】
本出願は、２００９年１１月１７日に日本国に出願された特願２００９−２６２３１４号を優先権主張の基礎として出願するものであり、上記の開示内容は、本願明細書、請求の範囲、図面に引用されたものとする。
【図１】
2011062035.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【手続補正書】
【提出日】平成23年2月9日(2011.2.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の一態様の生検支援システムは、被検体に対する３次元領域の画像データから、体腔路の仮想形状画像を生成する仮想形状画像生成部と、前記体腔路に挿入される内視鏡挿入部と、生検用処置具を挿通可能とするチャンネルとを備えた内視鏡と、前記チャンネル内に挿通され、先端部に超音波振動子及び３次元位置を検出する位置センサが設けられた超音波プローブと、前記超音波振動子による超音波断層画像を生成する超音波画像生成部と、前記チャンネルの先端から突出した方向に沿って前記超音波プローブの先端部を移動する際に、前記超音波プローブが突出した方向に沿った所望の範囲における第１端部および第２端部を指定するための指定部と、前記指定部により指定された前記第１端部および前記第２端部に基づいて、前記位置センサの３次元位置を検出する位置検出部と、前記位置検出部により検出された前記３次元位置に基づいて設定された前記生検用処置具による生検を行う生検用範囲を前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示する画像表示制御部と、を備えている。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に対する３次元領域の画像データから、体腔路の仮想形状画像を生成する仮想形状画像生成部と、
前記体腔路に挿入される内視鏡挿入部と、生検用処置具を挿通可能とするチャンネルとを備えた内視鏡と、
前記チャンネル内に挿通され、先端部に超音波振動子及び３次元位置を検出する位置センサが設けられた超音波プローブと、
前記超音波振動子による超音波断層画像を生成する超音波画像生成部と、
前記チャンネルの先端から突出した方向に沿って前記超音波プローブの先端部を移動する際に、前記超音波プローブが突出した方向に沿った所望の範囲における第１端部および第２端部を指定するための指定部と、
前記指定部により指定された前記第１端部および前記第２端部に基づいて、前記位置センサの３次元位置を検出する位置検出部と、
前記位置検出部により検出された前記３次元位置に基づいて設定された前記生検用処置具による生検を行う生検用範囲を前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示する画像表示制御部と、
を備えたことを特徴とする生検支援システム。
【請求項２】
前記位置検出部は、さらに前記内視鏡の先端面又はその周辺に設定される基準位置の３次元位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記基準位置を前記仮想形状画像上における前記基準位置に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【請求項３】
前記画像表示制御部は、前記所望の範囲における第１端部および第２端部に対応する前記位置センサの３次元位置としての各両端位置の内側にそれぞれ設定した内側両端位置に対応する範囲を前記生検用範囲として、該生検用範囲を前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【請求項４】
前記位置検出部は、前記超音波断層画像上における生検対象の目標組織の重心位置又は中央位置の３次元位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記重心位置又は中央位置を前記仮想形状画像上における前記重心位置又は中央位置に対応する位置に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【請求項５】
前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に前記超音波断層画像上において検出される生検対象の目標組織に対して前記体腔路の走行方向に沿った両端位置の３次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の中心又は重心位置を検出し、
さらに、前記画像表示制御部は、前記走行方向に沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示すると共に、
前記幅方向に沿った前記目標組織の中心又は重心位置を前記仮想形状画像上における前記中心又は重心位置に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【請求項６】
前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に前記超音波断層画像上において検出される生検対象の目標組織に対して前記体腔路の走行方向に沿った両端位置の３次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の中心又は重心位置を検出し、
さらに、前記画像表示制御部は、前記走行方向に沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示すると共に、
前記幅方向に沿った前記目標組織の中心又は重心位置を前記仮想形状画像上における前記中心又は重心位置に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項２に記載の生検支援システム。
【請求項７】
前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に前記超音波断層画像上において検出される生検対象の目標組織に対して前記体腔路の走行方向に沿った両端位置の３次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の両端位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記走行方向及び前記幅方向にそれぞれ沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【請求項８】
前記位置検出部は、前記体腔路の走行方向に沿って前記超音波プローブの先端部が移動された際に前記超音波断層画像上において検出される生検対象の目標組織に対して前記体腔路の走行方向に沿った両端位置の３次元位置を検出すると共に、
前記超音波断層画像上において前記走行方向と直交する幅方向に沿って検出される前記目標組織の両端位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記走行方向及び前記幅方向にそれぞれ沿った前記目標組織の両端位置以内の範囲を前記生検用範囲として、前記仮想形状画像上における前記生検用範囲に対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項２に記載の生検支援システム。
【請求項９】
前記仮想形状画像生成部は、前記体腔路の仮想形状画像として、気管支、上部消化管及び下部消化管のいずれかの仮想形状画像を生成することを特徴とする請求項６に記載の生検支援システム。
【請求項１０】
前記仮想形状画像生成部は、前記体腔路の仮想形状画像として、気管支、上部消化管及び下部消化管のいずれかの仮想形状画像を生成することを特徴とする請求項８に記載の生検支援システム。
【請求項１１】
前記生検用処置具は、該生検用処置具の先端部付近に位置センサを有し、前記位置検出部は、前記生検用処置具の位置センサの３次元位置を検出し、
前記画像表示制御部は、前記生検用処置具の位置センサの前記３次元位置を前記仮想形状画像上における対応した位置に重畳して表示することを特徴とする請求項２に記載の生検支援システム。
【請求項１２】
さらに、前記位置検出部により前記超音波断層画像上において検出された生検対象の目標組織に対して前記体腔路の走行方向に沿った両端位置の位置情報及び前記生検用処置具の位置センサの位置情報を記憶する記憶部を有することを特徴とする請求項１１に記載の生検支援システム。
【請求項１３】
前記指定部は、前記チャンネルの先端から突出した方向に沿って前記超音波プローブの先端部を移動した際に、前記超音波断層画像上において生検対象の目標組織の両端が検出された場合に前記第１端部及び前記第２端部を指定し、
前記位置検出部は、前記超音波断層画像上において前記目標組織の両端が検出された場合の前記第１端部及び前記第２端部に対応する前記位置センサの３次元位置を検出することを特徴とする請求項１に記載の生検支援システム。
【国際調査報告】
2011062035.tif 000023
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2011062035.tif 000025
2011062035.tif 000026
2011062035.tif 000027
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